基于物联网技术的温湿度监测系统设计

林君 钱志轩

摘要：本文开发了一个基于物联网技术的环境监测系统，主要包括系统的硬件、软件和数据库等几个部分。传感器节点采集到的温度、湿度信息能够通过上位机分类存储到数据库，再经过统计和处理，实时显示环境参数。

关键词：物联网技术；温湿度监测；数据库设计

物联网环境监测系统是一个新生产物，在延续传统环境监测监控系统优势基础上研发而成，可以实现自动监控系统中安全可靠的数据采集、处理和传输。数据采集终端设备纳入物联网系统，并且它们可以直接互联互通、实现自组局域网，相互协作完成特定的业务（比如目前人们日常生活最敏感的温度湿度、光线和PM2.5等）。通过在环境终端布置传感器节点，采集相关环境数据，然后通过无线传输技术将数据传送至中心服务器进行分类存储，再经过统计和处理；最后用户可通过手持设备（比如手机、平板电脑等）实时查看当前环境数据[1]。这些产品应用范围广阔，可应用于环保、农业、工矿、电信、市政、交通等工业和公用事业中的各种类型自动监测站的数据采集与传输领域。

本项目在传统环境监测监控系统建设的基础上，结合物联网的技术，根据环境监测监控系统建设的新形势和新要求而提出来的一个全新的嵌入式项目。

一、设计思路

1、软硬件资源：

硬件：PC机，ARM Cortex-A9开发板，Zigbee模块，手机等智能设备终端。

软件：微软 Windows 7操作系统，Linux系统，德州仪器 IAR，BOA服务器，Sqlite数据库

2、项目框架（如图1所示）：

本项目主要分为三大模块：

（1）数据采集终端，此终端主要由传感器节点构成，用以采集环境信息，比如温度、湿度、光线强弱及烟雾等信息。采集到的数据通过ZigBee技术传送至中心服务器上。

（2）中心服务器，采用基于ARMCortexA9的三星Exynos4412开发板，此开发板具有接口丰富性能强大等特点[1]。在此硬件上布置android4.0操作系统，然后开启网络服务器与路由器相连。

（3）移动手持终端，平板或智能手机。开发一个普通的 APP程序，可以通过WIFI连接到路由器，并且能实现与中心服务器的数据交换，实时查询当前环境数据。

二、ZigBee环境搭建

此项一共有四个软件的安装：IAR集成开发环境、TI协议栈、仿真器驱动、USB转串口驱动。搭建过程如图2所示：

三、数据采集

1、传感器硬件——温湿度度传感器DHT11

DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器，它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性和卓越的长期稳定性。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接，具有超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点[2]。

2、采集步骤

（1）安装温湿度驱动模块 DHT11的驱动程序

（2）将程序添加到协议栈代码中

（3）将终端节点采集到的数据打包并以指定的方式发送给指定的设备

观察终端设备的显示屏，将协調器连接到电脑，读取从终端发来的数据信息。以终端方式下载到开发板，连接上协调器，可以看到屏幕显示当前环境温度、湿度信息，如图4所示。

四、交叉编译环境搭建

PC机器进行程序的编辑编译，然后到开发板运行程序。安装调试过程如图3、图4所示。

五、系统测试

经过POSIX系统编程、创建SQLite数据库、串口编程后，可以进行系统测试，测试结果如图5所示。

六、结论

本项目利用物联网技术构建了一个环境监测系统，给出了系统的总体设计思路，包括网络中各节点的软硬件选型、项目整体框架，详细介绍系统设计的各个步骤[3]。通过系统测试，表明本系统具有良好的测量准确性和工作稳定性，另外，由于系统体积小，安装、拆卸比较方便，可应用于较多的嵌入式领域。

参考文献

[1] 黄川. 基于物联网的温湿度监测系统[J]. 科技资讯，2018（2）：1-3

[2] 钟伟雄. 一种简单方法实现自动浇花控制[J]. 福建电脑，2011（6）：157-158，192

[3] 赵鑫. 实验室远程温湿度监测系统的设计与开发[J]. 中国科技信息，2011（9）：164-167

作者简介：林君，女，福建南平人，副教授，研究方向为电气控制与PLC技术。

此项目为四川省教育厅2018年立项课题，课题编号18ZB0382。

（作者单位：四川航天职业技术学院）